预应力管桩在高速公路扩建工程中的应用

周荣华

（河北省高速公路石黄管理处，河北 石家庄050000）

预应力管桩是一种细长空心等截面预制混凝土构件，采用先张法预应力工艺制作而成。预应力管桩具有质量可靠、施工速度快、造价低等特点。管桩桩身的混凝土强度较高，其轴向承载力较高，但是其钢筋使用量少，因此抗拔承载力较低。管桩在以下情况下不适合采用：（1）土层中存在较多的障碍物，或存着管桩难以穿越的坚硬土层；（2）持力层较薄，且其上覆土层较为松软。

1 工程概况

本工程为某高速公路扩建工程。为了满足日益增长的交通流量的需要，更好地实现公路的服务功能，需要对该高速公路进行扩建。工程全长248.32km，其中软土地基长92.34km。在本工程中进行扩建的主要任务是将路基两侧进行拼接加宽，从而将原有的4车道改成8车道。本工程路线上存在较多的软土地基，土层厚度不均，最大的可达到30 多米。因此在本工程中采用预应力管桩进行软土路基的处理。

2 预应力管桩的施工与质量检测

在本工程中采用的预应力管桩的直径主要为300～400mm，为先张法预应力混凝土薄壁管桩，其施工采用静压法。预应力管桩施工的主要内容包括：地表处理、压桩、浇筑桩帽、铺筑碎石垫层和加筋网。

2.1 准备工作

2.1.1 路基底板施工技术

（1）对地表进行清理，确保其上无杂草、树根，并对地表进行整平。

（2）在路基外侧开挖排水沟。

（3）将地表25cm 厚度的土进行翻松，并掺加适量的石灰进行压实。

（4）在地表上填筑20cm石灰土，并进行压实。

2.1.2 设备要求

在施工前，应配置各种相关的施工机械和设备，主要包括静力压桩机、起重机、长挂车、水准仪、皮尺、直尺以及锤球绳等。施工机械和设备应确保有满足连续施工要求的数量。在施工前还应做好各种机械设备的保养和调试工作，从而确保机械处于正常运作状态。

2.1.3 其他准备工作

熟悉实际工程的勘察资料和设计文件，充分掌握工程的具体情况，并确定合理可行的施工方案。在施工现场准备开阔平整的场地以作为管桩的临时堆放场所。

2.2 预应力管桩的施工

2.2.1 施工流程

图1为预应力管桩施工流程图。

图1 预应力管桩施工流程图

2.2.2 预应力管桩的施工技术要求（1）桩位放样

根据设计图纸的要求在施工场地内确定坐标控制点和水准点，从而以此为基准采用经纬仪进行桩位的放样。接着采用消石灰进行桩位的标记，并在桩位处设置小木桩。

（2）压桩

用钢绳绑住桩身，将其缓慢地移入桩机，接着进行桩机的调平，其中包括桩机调整对中和垂直度的检查。当第一节桩入土深度达到30～50cm之后，应对桩深进行垂直度的检查，确保垂直度误差控制在0.5%以内，然后即可开动压桩装置正式开始压桩施工。在施工过程中应详细记录压桩时间和压力表读数。应确保压桩施工连续进行，同时将速度控制在1 ～2m/min之间。

（3）接桩和焊接要求

当接桩时，应确保桩头高出地面1m 左右。首先应在下节桩的桩头上设置定位板，接着将上节桩吊放在下节桩的端板上，采用定位板使两节桩上下顺直，其错位误差应控制在2mm 以内。在进行管桩焊接之前，应先采用铁刷对其端面进行清理。在进行正式焊接时采用分层焊接的方式。首先在坡口四周对称点焊6 点。焊接层数应控制在2层以上，同时层与层之间的焊皮应确保干净。桩头焊接完成之后，应使其自然冷却8min以上。

（4）送桩

在送桩之前，应采用水准仪对地面标高进行测量，并在送桩杆上做好标记，在送桩施工过程中，应严密跟踪施工的动态情况。应在送桩器的下端设置桩垫，应确保桩垫的厚度均匀。

（5）终止压桩

在正常情况下，应根据设计要求选择送桩的压力。当送桩深度达到设计高程之后，所施加的压力应持续10min，同时当每分钟中桩的下沉量不超过2mm 即可认为送桩结束。当在同一土层情况的路段进行压桩施工时，如果出现静压力明显增大或者明显减小的情况时，应立即停止施工，并上报监理工程师，在分析事故发生的原因，并解决问题的基础上方可继续进行施工。

（6）预应力管桩的施工质量及检测要求

表1 所示为预应力管桩的施工质量及检测要求。

表1 预应力管桩的施工质量及检测要求

（7）截桩

压桩施工完成后，如需进行截桩，在截桩过程中，应采取措施确保截桩后管桩的质量，避免对管桩的质量造成不利影响。在截桩时，严禁采取大锤硬砸的方式。截桩时应首先采用钢箍将不截断部分的桩端包紧，作为其保护外壳，然后沿着钢箍的上边沿凿槽，槽应贯穿桩体，接着采用锤子将混凝土打下，最终采用气割法将钢筋切断。

3 预应力管桩桩帽的施工

（1）当预应力管桩施工完成之后，应上报监理工程师进行检查，确保其质量符合要求之后，即可开始进行桩帽的施工。

（2）根据桩帽的具体尺寸，在桩头位置处设置模板。

（3）根据设计图纸的要求进行钢筋的绑扎，完成之后即可进行桩帽混凝土的浇筑，最后按照养护要求进行一定期限的养护。

（4）如表2所示为预应力管桩桩帽施工质量及检验要求。

表2 预应力管桩桩帽施工质量及检验要求

4 碎石垫层和加筋网的施工

（1）本工程所采用的垫层材料为轧制碎石。碎石应满足干净、无垃圾等杂质的要求，同时应确保级配良好，最大粒径应控制在50mm以内。

（2）当进行第一层碎石垫层的铺筑时，应采用推土机进行整平，同时在碎石的缝隙中填充石屑，接着采用振动压路机进行压实处理，一般情况下应采用200kN的激振力。振动压实时应先进行1～2遍的稳压，最后在进行3～4遍的振压。

（3）钢筋网的加工应采用点焊的方式，同时应对其采取一定的防锈措施。在放置时钢筋网，应确保其与底下的碎石垫层能够有效的贴合在一起。

（4）钢筋网放置完成之后，则应进行第二层碎石的铺筑，其施工过程和要求与第一层碎石垫层相同。

如表3所示为碎石垫层和加筋网的施工质量及检测要求。

表3 碎石垫层和加筋网的施工质量及检测要求

5 施工效果

本工程软土路基施工完成之后，根据后期的沉降观测结果来看，大多数路段每月的平均沉降量在0～3mm 之间，到目前为止，累计的总沉降量最大仅为30mm。这说明在本工程中采用预应力管桩进行软土路基的处理能够满足设计的要求，同时也说明本工程在预应力管桩施工过程中施工质量控制良好。由于地质情况往往较为复杂，因此采用预应力管桩进行软土路基处理，应对地质情况进行充分彻底的勘察。

6 结语

对某高速公路路基两侧进行拼接加宽，该公路存在较多的软土地基，土层厚度不均，最大的可达到30 多米，采用预应力管桩进行软土路基处理。本文重点探讨预应力管桩在公路软基中的施工技术。从工程实施效果来看，预应力管桩具有质量可靠、施工速度快、造价低等优势，可有效地应用到同类工程当中。

[1] 梁博轩.预应力管桩在佛开高速公路拓宽工程中的应用[D].广州：华南理工大学，2010.

[2] 余雷.预应力管桩在温福铁路软土路基中的设计与应用[J].铁道工程学报，2007（S1）：108-112.

[3] 林月. 预应力混凝土管桩处理软土路基技术浅析[J].四川建材，2011（3）：73-75.

[4] 吴云. 沪宁高速公路扩建工程中控沉预应力管桩的施工技术[J].公路，2005（10）：118-121.

[5] 朱序和.预应力管桩在高速公路拼接工程中的应用[J].现代交通技术，2011（10）：31-33.